賈恩明，張 輝

JIA En-ming, ZHANG Hui

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

0 引言

首都機場T3停機坪與T2停機坪之間捷運隧道，全長約1800米，能夠便于乘客在T2和T3之間的換乘。隧道內(nèi)是無人值守，因此需要遠程對隧道內(nèi)的每個機械設(shè)備和電氣設(shè)備進行遠程監(jiān)控。同時，在隧道內(nèi)有觸摸屏能夠在隧道內(nèi)對所有的設(shè)備進行操作。隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要是對污水泵系統(tǒng)、排水泵系統(tǒng)、雨水泵、排煙風(fēng)機、射流風(fēng)機、照明系統(tǒng)、亮度及CO濃度、車道指示器、限速標(biāo)志及情報板等進行整體的監(jiān)測和優(yōu)化控制。

1 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于隧道內(nèi)的排煙風(fēng)機、射流風(fēng)機、雨水泵等分布分散且距離較長，不適于采用集中采集監(jiān)控，因此采用分散控制的形式，在隧道的入口、出口、中間各放置PLC控制機柜對本地段的設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集和實時控制。同時，PLC具有以太網(wǎng)通訊功能可以通過現(xiàn)場交換機與在航站樓內(nèi)的監(jiān)控軟件進行數(shù)據(jù)通信。操作人員可以在控制室內(nèi)遠程掌握隧道內(nèi)的所有設(shè)備的狀態(tài)，也可以對設(shè)備進行遠程控制。

在傳統(tǒng)的樓宇自動化系統(tǒng)中，通常BA（樓宇自動化系統(tǒng)）與電力監(jiān)控系統(tǒng)是兩個系統(tǒng)，但是這樣不利于集中監(jiān)控。采用PLC與組態(tài)軟件進行監(jiān)控可以使這兩個系統(tǒng)成為一體監(jiān)控系統(tǒng)。隧道監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 隧道監(jiān)控系統(tǒng)圖

1.2 PLC控制器選擇

在樓宇自動化中應(yīng)用較多的是DDC（Direct Digital Control），DDC與PLC在一些方面有一定的區(qū)別。在應(yīng)用方面，DDC本身是由PLC發(fā)展而來的，是在其中固化了一些符合樓控本身特點的程序。也因為如此DDC在靈活性上差于PLC，同時由于PLC大量應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，因此抗干擾能力強。在結(jié)構(gòu)方面，現(xiàn)在的PLC在網(wǎng)絡(luò)方面其實與DDC是一樣的，也支持多種協(xié)議，也是分層結(jié)構(gòu)，也可以實現(xiàn)點對點通訊。在軟件方面，DDC系統(tǒng)的上位機軟件多為專用軟件，而PLC系統(tǒng)上位機軟件既可是專用軟件，又可是通用組態(tài)軟件，應(yīng)用更為廣泛。

在隧道中并沒有VAV的空調(diào)系統(tǒng)，同時，隧道不同于樓宇，現(xiàn)場環(huán)境要比樓宇嘈雜，干擾因素要比樓宇多。而且，系統(tǒng)對信號的采集速度，準(zhǔn)確性要求高。因此隧道監(jiān)控系統(tǒng)適合采用PLC作為控制器。針對本項目，由于現(xiàn)場需要采集的開關(guān)量及模擬量較多，采用性能較好的西門子S300PLC。

2 監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 車道指示器監(jiān)控

車道指示器時隧道中必不可少的部分，對車輛是否可以行駛進行指示。當(dāng)允許車輛行駛時，車道指示器為綠色箭頭，禁止車輛駛?cè)霑r顯示黃色叉子。機場隧道每個方向為雙車道，考慮一面隧道出現(xiàn)緊急情況時，單方向雙車道可以改為雙方向單車道。因此，車道指示器為雙面顯示，監(jiān)控系統(tǒng)實時準(zhǔn)確的反應(yīng)車道指示器正反兩面的狀態(tài)。同時，根據(jù)情況設(shè)置，可以操作員操作改變指示狀態(tài)，也可以根據(jù)情況通過PLC程序自動完成狀態(tài)切換。例如，當(dāng)遇到火警等緊急情況時，PLC程序會自動改變車道指示器狀態(tài)，禁止車輛駛?cè)搿?/p>

2.2 CO濃度監(jiān)測及風(fēng)機監(jiān)控

由于隧道處于地面以下，汽車通行排放尾氣會使CO聚集，因此實時監(jiān)測CO的濃度，并進行及時的處理是非常必要的。本系統(tǒng)中，CO/VI檢測裝置安裝與隧道中，傳感器提供4mA～20mA模擬量給PLC系統(tǒng)。PLC采集到CO的濃度值，一方面?zhèn)鬏斀o遠程監(jiān)控軟件，做數(shù)據(jù)存儲和實時顯示，同時，PLC根據(jù)實際值與安全閥值的比較，通過程序處理可以自動開啟和關(guān)閉射流風(fēng)機，來調(diào)節(jié)隧道內(nèi)部的CO能度，從而維持隧道內(nèi)部的空氣清新。

2.3 亮度監(jiān)測及照明監(jiān)控

隧道內(nèi)照明既要符合車輛行駛的要求，又要節(jié)約能源。結(jié)合根據(jù)機場運行的實際情況，照明設(shè)置為全夜照明、半夜照明、白天照明、全天照明模式。同時，在隧道入口、中間段、出口段裝有亮度檢測儀，根據(jù)亮度的變化輸出4mA～20mA模擬量進入PLC系統(tǒng)。T3工作區(qū)遠程監(jiān)測隧道內(nèi)的亮度情況及照明狀態(tài)情況。操作人員可以自行啟動照明模式，PLC控制器會根據(jù)亮度情況啟動相應(yīng)的照明模式。

2.4 液位監(jiān)測及水泵監(jiān)控

本項目隧道在每個入口處設(shè)有雨水泵，在中間段設(shè)有污水泵和排水泵。由于是無人值守，遠程要求能夠?qū)λ眠\行狀態(tài)、故障情況、液位情況進行實時監(jiān)控。現(xiàn)場通過PLC系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行采集并在遠程軟件上存儲和實時顯示。遠程可以根據(jù)水位情況自行啟動水泵，也可以根據(jù)PLC程序啟動水泵運行。當(dāng)液位處于高水位時啟動兩臺水泵，處于中水位時關(guān)閉一臺水泵，處于低水位時關(guān)閉兩臺水泵。

3 監(jiān)控軟件

由PLC進行隧道內(nèi)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、自動化控制具有編程自由、相應(yīng)速度快特點。同時，PLC可以方便的與SCADE監(jiān)控軟件進行通信。遠程軟件通過光纖為介質(zhì)的以太網(wǎng)對現(xiàn)場的PLC進行實時監(jiān)控，同時把數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，形成歷史數(shù)據(jù)以備查詢。軟件中風(fēng)機監(jiān)控界面如圖2所示。

圖2 風(fēng)機監(jiān)控界面

4 結(jié)束語

現(xiàn)場通過調(diào)試，對隧道內(nèi)的每個設(shè)備，每個點進行了逐一測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。在無人值守的情況下，在航站樓工作區(qū)內(nèi)可以全部的掌握隧道內(nèi)的設(shè)備運行情況。實踐證明，使用PLC作為控制器在隧道的監(jiān)控系統(tǒng)中具有很好應(yīng)用效果。

[1]石磊.隧道控制系統(tǒng)中OMRON CS1系列PLC的典型應(yīng)用[J].制造業(yè)自動化.2009(12).

[2]黃勤陸,肖甘,黃海峰,黃俊.Schneider Premium在隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報.2012,31(6).